A traktor-sebességváltók újabb kialakítása

A mezőgazdasági traktor egyik legdrágább főegysége a sebességváltó, melynek ára a gép értékének 20-30%-át is eléri. Az új sebességváltó-konstrukciók a vezetés kényelmének biztosítása mellett a hajtóanyag-takarékosságot is elősegítik.

A sebességváltó (nyomatékváltó) berendezés feladata összekapcsolni a motort a járószerkezettel, közvetíteni és szükség szerint megnövelni a motor forgatónyomatékát, a munkaviszonyokhoz illeszteni a traktor, a gépcsoport haladási sebességét, valamint az úgynevezett teljesítményleadó tengely (TLT)fordulatszámát. A traktortechnika kezdetben a fokozatonként változtatható, terhelés alatt nem kapcsolható áttételű homlok-fogaskerekes kialakításokat alkalmazta. Később a terhelés alatt kapcsolható mechanikus bolygóműves, illetve homlok-fogaskerekes váltók terjedtek el. A terhelés alatt kapcsolható váltórészegységet Powershift egységnek, a sebességváltót Powershift váltónak nevezik, függetlenül a szerkezet kialakításától. Az első Powershift sebességváltó az IH 1954-es „nyomatékfokozó” váltója volt (1. ábra).

1. ábra. IH 1954-es „nyomatékfokozó” Powershift sebességváltó vázlata (forrás: Fundamentals of Tractor Design by Karl Theodor Renius)

Az első full Powershift (minden fokozat terhelés alatt kapcsolható) sebességváltóval az 1958-as Ford „Select-O-Speed” traktor volt ellátva, amely 10 előre és 2 hátra fokozattal rendelkezett. A nagy teljesítményű mezőgazdasági traktoroknál jelentős előrelépés volt a folyamatos sebességváltás (CTV) megvalósítása. A hidrosztatikus/mechanikus megosztással rendelkező CTV sebességváltók már több mint 20 éve vannak sikeresen használatban, és ma jobb hatásfokú új változataik készülnek. A különböző felépítésű folyamatos sebességváltók mellett a jó hatásfokú és hosszú élettartamú mechanikus fogaskerekes, több sebességfokozatú csoport Powershift sebességváltók továbbfejlesztett változatai újra népszerűek. A traktorok villamosítása is elkezdődött, a villanymotorral megvalósított járószerkezet hajtása esetén a sebességváltók mai értelemben feleslegessé válnak, vagy csak egyszerű mechanikus változataik kerülnek beépítésre. A következőkben – a teljességre törekvés igénye nélkül – néhány általunk fontosnak ítélt traktorsebességváltót mutatunk be röviden.

Fendt Vario és az új Fendt VarioDrive

A teljesítményelágazású és hidrosztatikus sebességváltóval kombinált fokozatmentes sebességváltók (CVT) sikeres elterjedését az 1996-tól szériában gyártott Fendt Favorit 926 traktortípuson először alkalmazott Fendt Vario váltómű segítette elő. A jó hatásfok biztosítása érdekében ennél a sebességváltónál bolygóművel kettéágaztatják a motortól jövő teljesítményt. A teljesítmény egyik része mechanikus váltón megy tovább, míg a teljesítmény másik része hidrosztatikus sebességváltón, fokozatmentes fordulatszám-változtatás mellett. A különböző fordulatszámokkal jellemezhető két teljesítményt végül homlokkerekes vagy bolygóműves hajtóművel összegzik (2. ábra). Az ilyen váltóművek fejlesztése során a tervezők a hatásfok javításáratörekednek.

2. ábra. Fendt fokozatmentes sebességváltók felépítésének vázlatai a) Fendt Vario, b) második generációs Fendt VarioDrive (forrás: Fundamentals of Tractor Design by Karl Theodor Renius)

A Fendt vállalat új fokozatmentes VarioDrive sebességváltója (2. és 3. ábra) először 2015-ben, a 380 kW motorteljesítményű Fendt 1000 Vario traktortípushoz készült, majd ezt az egységet 2019-ben az új Fendt 900 Vario traktorcsalád is megkapta.

3. ábra. Fendt VarioDrive fokozatmentes sebességváltó kialakítása (forrás: https://youtube/oOWsvs-M6xs?t)

Maxxum Activ Drive 8

A Maxxum Active Drive 8 a Case IH Maxxum 145 traktor igen jó hatásfokú mechanikus összetett, többtengelyes, homlok-fogaskerekes fél Powershift sebességváltója (4. ábra).

4. ábra. Case IH Maxxum 145 Active Drive 8 sebességváltó felépítése (forrás: https://youtube/hQm3WnBXleg?t)A, B, C osztályok; 1. hajtás a motortól; 2. hajtás a differenciálhoz; 3. hajtás a hidraulikához és TLT-hez; 4. páratlanfokozat-kapcsoló; 5. hátramenet-kapcsoló; 6. előremenet-kapcsoló; 7. párosfokozat-kapcsoló

A váltó tulajdonképpen két előtengelyes sebességváltóból áll, amelyeknél az előtéttengely közös. Az ábra felső tengelyén a páratlan, az alsó tengelyen a páros sebességfokozatokhoz tartozó fogaskerekek helyezkednek el. A tengelyeken a szabadon futó fogaskerekeket elektronikus vezérlésű, hidraulikus mozgatású tolóhüvelyes kapcsolókkal mozgatják. A 4-es jelű többtárcsás tengelykapcsoló a páratlan, a 7-es jelű tengelykapcsoló a páros tengelyt kapcsolja terhelés alatt. A terhelés alatt is működtethető előre-, illetve hátramenet-kapcsolást az 5-ös és a 6-os jelű tengelykapcsolók végzik. A váltó végén szorzó rendszerű, 3 fokozatú (A, B, C) sebességváltó helyezkedik el, és a TLT-hajtás tengelycsonkja (3) is itt van. A Maxxum Active Drive 8 sebességváltó 3 csoportban 8 terhelés alatt kapcsolható sebességgel, tehát összesen 24 előre és 24 hátra sebességfokozattal rendelkezik, a kapcsolások működtetését számítógép vezérli.

John Deere Direct Drive

A John Deere duplakuplungos „DirectDrive” sebességváltója egy olyan mechanikus (fogaskerekes), terhelés alatt kapcsolható, 8 fokozatú sebességváltó, amely 2 db tengelykapcsolóval és két db 4 fokozatú előtéttengelyes váltóművel rendelkezik. A két előtéttengelyes váltó kombinációjában az előtéttengely közös (5-6. ábra). A tengelykapcsolókat elektromágnesek működtetik.

5. ábra. John Deere „DirectDrive” elnevezésű sebességváltó vázlata, a 4. sebességfokozatba kapcsolva (forrás: www.profi.de); a) tengelykapcsoló; b) előtéttengely, c) tolóhüvelyes körmös kapcsoló

6. ábra. „DirectDrive” sebességváltó 4. sebességfokozatának felépítése (forrás: https://youtube/hQm3WnBXleg?t)

Az egyik tengelykapcsoló a páros, a másik pedig a páratlan fokozatokat hordozó előtéttengelyes váltó fogaskerekeit kapcsolja. A fokozatok megfelelő fogaskerekeit elektromágnes mozgatású tolóhüvelyes körmös kapcsoló zárja a tengelyhez. A kapcsolások működtetését számítógép vezérli, amely a motorvezérlő elektronikával együttműködve a mindenkori motorterhelést és a beállított haladási sebesség biztosítását is figyelembe veszi. Az egy fokozattal fel- vagy egy fokozattal lefelé kapcsolás folyamata igen gyors. Mielőtt a fokozatváltás elkezdődik, és az egyik váltórész dolgozik, a másik a vezérlésnek megfelelően az alsóbb vagy a felsőbb fokozatba áll. A váltás úgy történik, hogy az elektromos vezérlés az egyik tengelykapcsolót ki-, a másikat bekapcsolja. A hajtáslánc nem szakad meg a kapcsolás tizedmásodpercre alatt sem, mert az egyik tengelykapcsoló a zárásból csúszik a nyitásig, a másik pedig a nyitásból csúszik a zárásig. A DirectDrive előtt egy irányváltómű, utána pedig egy háromfokozatú mechanikus szorzóváltó van, így összesen 24 előre és 24 hátra sebességfokozat áll rendelkezésre. Vezetéstechnikában a „DirectDrive” az automata és a hidrosztatikus váltó kényelmét párosítja a fogaskerekes mechanikus váltó hatékonyságával és kimagasló hatásfokával.

Dr. Varga Vilmos
ny. egyetemi docens